延迟焦化装置回收利用低温热的技术措施

洛阳石化公司140×104t/a延迟焦化装置存在多种携带低温热的介质,为了有效回收利用这部分能量,进行了一系列的流程改造和技术攻关。本文探讨了焦化装置低温热回收的可行性,介绍了各种低温热回收措施的工艺流程和实施效果。其中:汽油、柴油、蜡油装置实现了与下游装置的热联合;加热炉空气预热器在原来基础上新增539根热管,进一步回收烟气余热,降低了排烟温度;凝结水回收系统实现了凝结水三种途径的回收利用;除盐水代替循环水回收分馏塔顶循环油、汽油和柴油的低温热。改造后,成功实现了稳定汽油、柴油、蜡油、加热炉烟气、凝结水、分馏塔顶循环油等低温热的回收利用。这些措施的投用,可降低装置能耗6~8kg标油/t,每年可创造经济效益3000余万元。对目前未能回收的低温热提出了进一步优化的措施和建议,对同类装置的低温热回收利用具有一定的指导作用。     

延迟焦化装置用能潜力分析与途径

洛阳石化140×104t/a延迟焦化装置采用"一炉两塔"工艺流程和"可灵活调节循环比"工艺技术,装置设计能耗为26.71kg标油/t,但2009年装置综合能耗为33.36kg标油/t。能耗分析显示,低温热回收系统未投用、0.4MPa蒸汽不计能耗和加工负荷较低等因素,是造成装置能耗偏高的主要原因。消除以上影响因素,装置实际能耗应在21kg标油/t左右。通过优化工艺设备操作,投用节能设施,加强节能管理,减少蒸汽、水等介质消耗,增加热输出等措施,2010装置能耗得到明显下降。1～10月份装置累计综合能耗为25.35kg标油/t,低于设计值,较2009年同期下降了8.5kg标油/t,较2009年全年下降8.01kg标油/t。特别是2010年10月份,装置能耗为20.12kg标油/t,较去年同期下降12.40kg标油/t,低于2009年中国石化集团平均能耗3.87kg标油/t。     

溴化锂制冷技术在低温热回收利用中的应用

九江石化为了降低炼油能耗,实施了延迟焦化装置低温余热回收综合利用改造,将50℃热媒水分别进入常减压、1号催化、2号催化等6套热源装置,换热到128℃后,用于再沸器加热,为控制热媒水温度,在末端配有冷却循环水,控制热媒水返回温度在50℃左右。为了增加低温热系统的操作弹性,改造中引入了溴化锂制冷技术。溴化锂制冷机理为水在物体表面蒸发汽化,带走物体表面的热量,在真空条件下,物体表面温度会降到很低。溴化锂是一种吸水性极强的盐类物质,可以连续不断地将周围的水蒸气吸收过来,可创造和维持真空条件。溴化锂吸收式制冷机是利用溴化锂作吸收剂,用水作制冷剂,利用不同温度下溴化锂水溶液对水蒸气的吸收与释放来实现制冷的。应用溴化锂机组后,装置热平衡系统得到优化,循环热媒水末端温度下降到64℃(投用前为76℃),可节约冷却循环水600t/h;焦化装置干气吸收效果明显改善,C3+组分平均值为2.75%(体积分数),同比下降3.11个百分点。     

苯乙烯焦油在延迟焦化装置上的加工利用

为提高苯乙烯焦油的利用价值,在成功实现乙烯焦油在延迟焦化装置掺炼的基础上,进行了延迟焦化装置掺苯乙烯焦油技术攻关。通过将苯乙烯焦油与乙烯焦油充分混合后再输送至延迟焦化装置稳定重油罐,与乙烯焦油一并掺入装置原料中加工。小试研究表明,乙烯焦油中掺入小于4%(质量分数)苯乙烯焦油,不会立刻发生快速的絮凝现象,加入稳定剂和胶溶剂能对混合油样稳定性有一定改善,但不能长时间储存。在小试研究基础上,在延迟焦化装置上进行了工业应用,结果表明,在乙烯焦油中掺入2%(质量分数)苯乙烯焦油,对装置混合原料的性质、产品分布影响不大,装置运行平稳,且装置换热系统、加热炉管结焦趋势变化不大,说明装置可以稳定掺炼苯乙烯焦油。自2019年9月开始掺炼,至2022年4月共加工苯乙烯焦油3234t,实现增效294.29万元。     

辽河石化延迟焦化装置节水减排方案探讨

辽河石化1Mt/a超稠油延迟焦化装置新鲜水总消耗量约为11.3t/h,新鲜水耗量大,急需出台节水减排措施。为此,提出如下改造方案:①回收装置含油污水并进行净化处理,使其油含量由2000mg/L下降到200mg/L,作为回注的冷焦水使用,既节省新鲜水用量,减少污水排放,实现水资源的循环利用,又可回收部分原油;②优化低压蒸汽系统,回收蒸汽凝结水,降低除盐水用量;③循环水放空塔顶冷却器加装调节蝶阀,节约用水,其他水冷器可通过调节进出口温差实现优化操作;④软化水系统更新水泵和管线,合理调节冷却量,节约软化水。上述方案实施后,焦化装置给水量和排水量都有大幅下降,各类水资源得到充分利用,基本实现冷、切焦水系统新鲜水的零消耗,预计减少新鲜水用量10.2t/h,减少污水排放量1144.8t/d,全年可回收原油1171t,累计实现创效达942.1万元。     

延迟焦化装置放空系统的设计优化探讨

国内延迟焦化装置放空冷却系统一般采用闭式塔内冷却技术,存在焦粉携带严重、塔顶冷却系统易堵塞、易冻凝、轻重污油分离效果差及含油污水不达标等问题。本文提出优化方案:一方面通过改进塔内件,提高凝缩油轻重分离精度,并对焦粉进行有效捕集,提高洗涤效果,保证塔顶气相清洁,不携带重馏分油,避免发生挂蜡现象而引发安全事故;另一方面,流程上进行调整,摈弃现有塔底重污油做洗涤油的方式,上部用塔顶回收的轻质污油做冷回流,下部用塔底重质污油做洗涤油,从根本上解决延迟焦化装置放空系统的安全问题。优化设计后,可提高放空塔焦粉洗涤效果,减缓塔顶冷却系统堵塞,防止冷却器挂蜡,保证冷却效果,同时还可以实现污油分质回炼,解决全厂的污油问题,也避免了装置的操作波动,为延迟焦化装置平稳、长周期、安全运行提供保障,具有较好的经济效益及环保效益。     

实现装置热联合 回收利用低温热

目前在国内最大的重油催化裂化装置内加工油品过程中产生了大量过剩低温余热 ,已经无法在装置内直接利用 ,只有在全公司内实现装置间的热联合 ,才能将其回收并有效利用。由于本项目是与主体装置同步设计 ,采用了完善的设计理念和具体可靠的实施方案 ,投产后的实践证明 ,成功地解决了在同类系统中出现过的水力工况、热力工况失调和水质污染的问题 ,取得了满意的效果。     

延迟焦化装置有效能分析

洛阳石化1400kt/a延迟焦化装置由工艺生产和石油焦处理两大部分组成,分为8个生产单元。结合热力学第一定律和第二定律,从能量的数量和质量结合的角度出发,对该装置加热炉、换热器和空冷器进行有效能分析、计算,揭示了能量中的有效能在装置或设备中的转换、传递、利用和损失情况,从而获得单元换热设备的节能和改进措施。研究表明,延迟焦化装置主要用能设备中,有效能损失率较大的有加热炉F1101、空冷器A1121A~H,以及换热器E1120A/B、空冷器A1401A~H、换热器E1119A/B、换热器E1208。加热炉热负荷对装置能耗影响最大,占总热负荷的33.07%,是装置第一用能大户,装置节能工作应围绕提高加热炉热效率入手。空冷器A1115A~H、A1121A~H有效能利用效率均低于40%,热物流入口温度分别为118℃和140℃,应回收这部分低温热。     

延迟焦化装置的节水措施

结合工程实践中新型冷、切焦水工艺的应用,通过对延迟焦化炼化装置中冷焦水、切焦水和循环冷却水工艺特点的分析,总结出了延迟焦化炼化装置从设计到运行管理的节水措施.     

炼油装置低温热利用节能改造

中国石化九江分公司按照“温度对口、梯极利用”的科学用能原则,热源和热阱按温位高低热力学原理进行组合,建立低温热系统（大系统和小系统）,实现低温余热的优化利用。对低温热系统的流程和改造内容作了介绍,并对改造后的效果和能耗进行了计算,炼油实际能耗下降121.40MJ/t。按年加工原油420×10^4t计算,节能量为1.74×10^4t标煤;冬季全部热阱投用后,扣除热水泵运行及人工管理成本,合计年节能量为2.04×10^4t标煤。     

灵活焦化与延迟焦化介绍及对比

从工艺流程、投资和经济性、工业应用等方面,对灵活焦化和延迟焦化进行比较.灵活焦化装置反应器以热焦粉作为载体,相比于延迟焦化装置,其处理的原料范围更广(重度为0～20°API,康氏残炭在5％～40％),且加工费用和原料中杂质含量(如重金属、灰分、硫、氮等)之间的影响关系不大,处理重质原料、或大规模加工情况下更有优势.灵活焦化是连续工艺,避免了延迟焦化的循环切换造成的处理量周期性波动及操作不安全性,同时无需设置除焦班,减少了装置定员.灵活焦化机械设备少,故障率低,且设备操作压力不高,设备材质要求低,装置平均开工系数在90％～95％,一般能做到3～3.5a检修一次.灵活焦化装置全封闭运行,不同于延迟焦化设置的储焦池及冷切焦系统,减少了装置开工及运行期间造成的粉尘及空气污染.产生的低热值气体通过胺洗很容易将总硫脱到10μg/g以下,降低了全厂燃料系统中的总硫含量,在环保污染控制方面优于延迟焦化装置.灵活焦化装置投资约为延迟焦化装置的1.2～1.5倍(含石油焦气化部分投资),但远低于延迟焦化+POX/IGCC的投资.但灵活焦化技术可将原来大量低价值的石油焦转化成低热值燃料气,以代替炼厂其他高附加值燃料,这也是炼厂精细化操作后的主要增效途径之一.     

延迟焦化装置的能耗分析及节能途径探索

以某石化公司炼油厂1．2Mt／a延迟焦化装置为例。从延迟焦化系统和吸收脱硫系统两方面,对装置能耗结构进行了分析。分析表明燃料、电是主要的消耗能源,使用先进的工艺和设备技术是节能的关键,装置的设计处理能力是影响能耗的先决因素。若要进一步降低能耗以应对原料性质变化、节约电能,则优化换热流程、进行装置热联合是提高装置热回收率的途径之一;进一步强化对流换热,降低加热炉排烟温度、减少热损失、减少燃料消耗是进一步降低装置能耗的关键。     

扬子石化延迟焦化装置弹丸焦防治对策

扬子石化2号延迟焦化装置设计加工减压渣油,加工量为160×10^4t／a,加工方案以单炼双卡油（即卡斯特拉油和卡诺姆油按l：1的比例混合后的原油）和混炼油（即双卡油与乌拉尔油、扎菲罗油按不同比例混合后的原油）为主。卡斯特拉油是一种高残炭、高沥青质原油,其减压渣油在焦化加工中易产生弹丸焦。随着双卡油掺炼比例的增大,焦炭收率增大,装置出现大量焦粉夹带进入分馏塔底、产出弹丸焦、冷焦水带黏油等问题。为此,对反应温度、反应压力、循环比进行了调整。结果显示,降低反应温度,有利于抑制弹丸焦的生成,但冷焦水黏油增加,冷焦水放水时易堵塞,拆卸底盖较困难;提高循环比,对弹丸焦也有抑制作用,随着循环比的增加,弹丸焦的直径在逐渐变小。     

延迟焦化装置能耗分析及优化措施

克拉玛依石化公司1.5Mt/a延迟焦化装置加工原料为稠油,于2004年建成投产。装置包括电脱盐和脱钙系统、焦化系统、富气压缩吸收稳定系统三大部分,设计能耗为1798.02MJ/t原油,但2005年装置实际能耗为1967.70MJ/t原油,远超出设计值。该装置能耗构成中,燃料气占55%以上,蒸汽占34%,耗电占10%以上。减少燃料气、电耗和蒸汽消耗是降低装置能耗的关键。为此,实施如下改造措施:①对加热炉余热回收系统进行水热媒技术改造,以高压脱氧水为传热介质,实现热烟气和冷空气之间的热量交换,保证热管表面温度均匀,改造后加热炉排烟温度降至166℃,热空气入炉温度升至267℃,热效率超过90%的设计值。②优化装置操作,减少3.5MPa和1.0MPa蒸汽消耗;降低吸收稳定系统压力和解析塔底、稳定塔底温度,增加自产蒸汽量。③优化除焦操作,缩短除焦时间,为空冷器电机安装变频系统,以降低电耗。④降低焦化装置新水和循环水消耗。节能措施实施后,2009年装置能耗为1067.31MJ/t原油,比设计值降低730.71MJ/t原油,折合燃料油为21.44kg标油/t原油。     

延迟焦化装置回炼“三泥”存在问题分析及对策

洛阳石化污水处理系统每年产生大量的"三泥",具有不易处理,污染严重等特点,并造成了资源浪费和环境问题。洛阳石化1400kt/a延迟焦化装置采用"可灵活调节循环比"工艺流程,通过对国内延迟焦装置回炼"三泥"方式进行比较,确认从焦炭塔底部进行回炼。洛阳焦化装置将"三泥"从焦炭塔给水线注入,利用焦炭塔内的余热,将"三泥"中的水分、油分蒸出,部分重油降解,油气进入放空系统回收,大部分重油分和固体杂质留在焦炭塔中,除焦时随焦炭一起进入焦池,具有良好的经济效益和环保效益,且操作工艺简单,容易控制。但焦化装置回炼"三泥"后,带来了焦炭塔甩油线、平衡管线堵塞;焦炭塔振动;石油焦灰分增大等问题。结合"三泥"组分特点、含油污泥反应机理和延迟焦化工艺特点,对延迟焦化装置回炼"三泥"进行分析,并提出优化措施:控制好反应温度,选择合适的回炼量和速度,保证"三泥"系统的流动性,定期对冷焦水、切焦水进行排焦,保证装置安全运行。     

延迟焦化装置混合渣油加工方案及调整措施

2008年,为了提高经济效益,中国石油辽阳石化公司炼油厂160×104t/a延迟焦化装置在加工俄罗斯渣油的基础上,开始混炼委内瑞拉渣油。初步加工方案为:俄罗斯渣油与委内瑞拉渣油的混炼比例为3:2;加热炉辐射段出口温度F101A为493℃,F101C为491℃;循环比为0.25;焦炭塔操作压力为0.2MPa左右;采用"两炉四塔"进行生产,单炉辐射段进料量为72～76t/h。为了防治弹丸焦,对运行参数进行了调整:将混炼比例由3:2调整为4:1;将加热炉出口温度降低1℃;及时调整辐射炉管的注水量,保证焦炭塔空塔线速度不大于0.15m/s。经过调整,延迟焦化装置石油焦产率增加了3.46个百分点,石油焦质量达到SH0527—1992《延迟石油焦(生焦)》3B标准的要求,柴油馏程和硫含量达到下游加氢精制装置对原料的要求,装置运行工况良好,各项工艺参数运行稳定。     

新型双面辐射阶梯炉在延迟焦化装置的工业应用

中国石化济南分公司延迟焦化装置原设计为一炉两塔型式,处理量为500kt/a,所用加热炉(F-101)为双面辐射方箱加热炉。2009年对该装置进行了扩能改造,改为两炉四塔型式,新增处理量为700kt/a的一炉两塔,装置处理量扩大到1.20Mt/a。新增加热炉(F-102)为新型双面辐射阶梯炉,开工后一直运行平稳,F-102加热炉火焰燃烧状况好,不存在舔炉管现象。从应用情况来看,F-102单炉新鲜进料处理量可以达到962.6kt/a;应用加热炉F-102,装置的产品液体收率(汽油、柴油和蜡油)比应用加热炉F-101增加1.90个百分点;在两炉同时运行情况下,对两炉进行操作弹性和生焦率对比标定。结果表明,F-102的操作弹性明显大于F-101,生焦率比F-101低0.52个百分点,新鲜原料燃料消耗量比F-101低0.48kg/t,热效率比F-101高2.6个百分点。从增加产品液体收率、节约燃料方面计算,应用新型双面辐射阶梯炉F-102,可增加效益2505.36万元/a。     

低温热能高效利用途径分析

低温热能总量巨大,对其高效利用在节能减排、能源结构调整等方面的意义重大.低温热能已在我国工业过程中初步利用,但尚存改进与优化空间.未来工业过程中的低温热能将呈现出新的特点与趋势,低温热能的利用途径也需相应发生变化.提出低温热能利用的总体原则,即“将合适的能源用在合适的地方”,追求整体效益最大化,并从五个层次进行了解释;提出低温热能利用具体实施中的三步骤技术路线;围绕低温热能利用中的关键技术,进行原理和性能改进方向的讨论,包括低温热能发电技术、热泵技术,以及系统的模拟、评价、优化和运行控制技术.展望了更高层次的能源系统优化,将优化原则从“温度对口,梯级利用”拓展到“温度、压力对口,梯级利用;成分、体量对口,分级转化;地域、用能形式对口,供需双向协同”,以实现能源资源在更高系统层面的高效综合利用.